IBM System Storage-Kompendium

38
1994 bis 1998
Die Epoche der RAID-Systeme
Plattensysteme mit RAID-Architekturen
IBM bot 1994 ein völlig neues Konzept externer Magnetplattensysteme
unter dem erstmals seit 1956 wieder benutzten,
eingetragenen Warenzeichen ‘RAMAC’ an. Dieses Mal stand
die Buchstaben­Reihenfolge RAMAC für ‘RAID Architecture
with Multilevel Adaptive Cache’.
Was war der Hintergrund und was bedeutete dies konkret?
1. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit vergleichbarer Prozessoren
war zwischen 1964 und 1994 ungefähr 400-mal
schneller gewachsen als die Übertragungsrate der Zugriffsmechanismen
der Plattenspeicher und etwa 30-mal schnel ler
als die Übertragungsgeschwindigkeit der gängigen Kanäle.
Am schnellsten wuchs die Kapazität pro Zugriffsmechanismus
– ungefähr um den Faktor 6.000 – und damit doppelt
so schnell wie die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Prozessoren.
Die Ansprüche an die Datenverfügbarkeit in
internationalen und firmeninternen Netzen nahmen ständig
zu und weil technisches Versagen von Komponenten nie
ganz ausgeschlossen werden konnte, wuchs die Forderung
nach fehlertoleranten Systemen.
2. Parallel zur Entwicklung immer leistungsfähigerer Magnetplattenspeicher
für große und mittlere Systeme hatte die
Industrie – IBM eingeschlossen – für den schnell wachsenden
Markt der Einzelplatzrechner (PC, Laptop, Notebook)
in den Abmessungen kleine, aber auf hohem technischem
Niveau stehende, leistungsfähige und zuverlässige
Platten laufwerke auf den Markt gebracht. Damals war
abzusehen, dass die Kapazitäten dieser Laufwerke rasant
steigen würden. Es kam noch hinzu, dass diese kleinen
Plattenlaufwerke aufgrund hoher Maßenproduktion
wesentlich kosten günstiger gefertigt werden konnten als
die großen Plattenfiles, die zu diesem Zeitpunkt bereits als
SLEDs (Single Large Expensive Disks) bezeichnet wurden.
3. Bereits 1987 schilderte die Universität Berkeley in Kalifornien
(die Studie erfolgte im Auftrag der IBM) in einem Dokument
mit dem Titel „Eine Studie über redundante Anforderungen
kostengünstiger Plattenspeicher“ (A Case for Redundant
Arrays of Inexpensive Disks), wie man die betreffenden
Plattenlaufwerke zu einem aus Sicht der Betriebssysteme
einzigen adressierbaren Datenträger zusammenschalten
konnte, um sie für größere Systeme zu nutzen und dabei
entweder höhere Übertragungsraten oder höhere Datenverfügbarkeit
oder beides zu erreichen. In diesem Papier
wurden 5 RAID-Stufen (RAID-Levels) definiert, die sich in
der Abwägung zwischen Übertragungsleistung und dem
Grad der Fehlertoleranz unterschieden.
RAID1 beschreibt die doppelte Speicherung von Daten auf
zwei Platten mit völlig identischem Inhalt (Spiegelung, Mirroring).
Fällt ein Laufwerk aus, greift das System auf das
andere zu.
Bei RAID2 werden die Daten byteweise auf mehrere Platten
kopiert (Mehrfachspiegelung). Auf einer weiteren Platte wird
ein Fehlercode gespeichert, mit dessen Hilfe verlorene Daten
rekonstruiert werden.
Bei RAID3 werden die einzelnen Bytes ebenfalls auf mehre­
ren Platten – allerdings abwechselnd – gespeichert und auf
einer separaten Platte sogenannte Paritätsbits. Fällt eine
Platte aus, lässt sich deren Inhalt über den der intakt gebliebenen
Platten und die Paritätsbits wiederherstellen.
RAID4 unterscheidet sich von RAID3 dadurch, dass die
Daten statt in einzelne Bytes in ganze Blöcke von mehreren
Kilobytes unterteilt werden.
Bei RAID5 erzeugt das System Paritätsbits für Blöcke von
mehreren Kilobytes, die auf alle Platten so verteilt sind, dass
sie immer auf einer anderen Platte stehen als die Daten, aus
denen sie erzeugt wurden. Das Verfahren bietet hohe Sicherheit
bei relativ schnellem Zugriff, weil durch die Verteilung
parallele Schreib­Updates möglich sind. Deswegen erfuhr
dieser RAID­Level die stärkste Verbreitung.
1952 – 1961 1962 – 1974 1975 – 1993 1994 – 1998 1999 – 2005 2006 – 2010 Software Anhang